Организация работы и разработки Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники
Отчет по практике - Разное
Другие отчеты по практике по предмету Разное
, создавая разреженную атмосферу за фронтом своего расширения. С окончанием лазерного импульса плазма быстро остывает.
Таким образом, при воздействии одиночного импульса лазерного излучения, выброс плазмы осуществляется в сравнительно плотную воздушную среду, характеризуемую атмосферным давлением и комнатной температурой (300 К). На некотором расстоянии от поверхности пробы образуется уплотненное облако плазмы (состоящее из эрозионной плазмы и плазмы воздуха), частично экранирующее энергию лазерного импульса. В этом случае энергия лазерного импульса, во-первых, не эффективно расходуется на развитие эрозионной плазмы, а во-вторых, способствует высокому уровню сплошного спектра. Из-за этого плазма находится в состоянии термодинамического равновесия непродолжительное время, что часто не позволяет зарегистрировать эмиссионные спектры на фоне сплошного спектра свечения плазмы. К тому же при таком развитии процесса аналитические линии часто подвержены реабсорбции, что прежде всего связано с турбулентным (с завихрениями)развитиемплазмы.
В отличие от развития плазмы первого импульса, развитие плазмы второго импульса лазерного излучения, следующего через 5-15 мкс (задержка подбирается экспериментальным путем), происходит в разогретых продуктах распада плазменного образования от первого лазерного импульса и при пониженном атмосферном давлении в приповерхностной области. Так же в зоне воздействия сохраняется остаточный разогрев поверхности пробы, что увеличивает энергетическую эффективность процесса плавления и испарение вещества. В таких условиях испаряемое вещество не встречает сопротивление воздуха и развитие эрозионной плазмы носит ламинарный характер, т.е. светящиеся пары распространяются прямолинейно, без завихрений. При этом не образуется слой экранирующей эрозионной уплотненной плазмы. Увеличивается энергетическая эффективность процесса, что ведет к достижению плазмой температуры, при которой интенсивность свечения плазмы становится независимой от температуры и, следовательно, менее чувствительной к колебаниям условий эксперимента. Удлиняется стадия термодинамического равновесия и, следовательно, интенсивность полезного свечения плазмы на фоне сплошного спектра становится больше. Появляется возможность получения спектральных линий элементов с большой энергией ионизации.
Перечисленные факторы, дают выигрыш в соотношении сигнал/шум при регистрации спектра, снижают порог обнаружения, уменьшают случайную составляющую погрешности. Ламинарный характер развития плазмы снижает реабсорбцию линий.
.4.3.3 Спектрограф
Свет, излучаемый плазмой, до тех пор, пока атомы и ионы не вернуться к невозбужденному состоянию, попадает в спектрограф.
Спектрограф выполняет функцию сбора электромагнитного излучения (свечения) испущенного возбужденными атомами плазмы и пространственного разложения его на монохроматические составляющие для регистрации распределения интенсивности по длинам волн (получение атомного эмиссионного спектра).
- щель входная; 2 - затвор световой; 3 - зеркало сферическое, объектив коллиматорный; 4 - решетка дифракционная; 5 - зеркало сферическое, объектив цифровой камеры; 6 - детектор (цифровая камера).
Рисунок 5.4 -Схема спектрального канала.
Щель входная 1 расположена в фокусе зеркала сферического 3, совместно они обеспечиваю параллельный ход лучей в световом пучке, падающем на решетку дифракционную 4. Решетка дифракционная 4 осуществляет пространственное разложение электромагнитного излучения на монохроматические составляющие. Зеркало сферическое 5 строит монохроматические изображения щели входной 1 в свою фокальной плоскости, в которую помещено входное окно системы регистрации 6. Таким образом, в фокальной плоскости располагается дискретная или непрерывная совокупность монохроматических изображений щелей.
Для изменения спектральных интервалов (регионов спектра), регистрируемых детектором, решетка дифракционная 4 поворачивается вокруг оси, проходящей через ее центр по направлению штрихов. Во избежание снижения разрешающей способности одновременно с поворотом решетки дифракционной 4 согласовано поворачивается щель входная 1. Таким образом, установка решетки дифракционной 4 в то или иное положение, обеспечивает регистрацию того или иного спектрального региона.
Для анализатора, как прибора с матричным линейным детектором,наиболее информативной характеристикой является линейная дисперсией Линейная дисперсия характеризует линейное расстояние (измеренное в фокальной плоскости устройства) между лучами близких длин волн - dl/d?, и выражается в мм/нм и при необходимости легко может быть переведена в единицы d?. на пиксель, что и будет реально характеризовать разрешающую способность прибора с цифровой камерой.
Линейная дисперсия дифракционной решетки функционально связана с плотностью штрихов решетки и фокусным расстоянием объектива системы регистрации. Чем больше число штрихов на миллиметр у решетки и больше фокусное расстояние, тем более детально может быть исследован спектр по длинам волн. Однако с ростом плотности штрихов соответственно увеличивается размер линейной пространственной развертки, что при фиксированных габаритных размерах анализатора уменьшает диапазон регистрируемых длин волн, а также сужает регион (спектральный интервал одновременно регистрируемого спектра).
.4.3.4 Детектор - цифровая камера
Яркость свечен